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(共16张PPT)
揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法
——化学平衡思想的创造性应用
第3章 物质在水溶液中的行为
1.通过认识制碱工业中复杂的多平衡体系，学会分析溶液中的微粒和平衡，理解平衡之间的相互影响，能根据实际需求选择调控平衡移动的方法；
2.通过了解工业制碱的原理，体会化学原理的巧妙应用，了解我国科学家对制碱工业作出的巨大贡献。
知识背景
纯碱是重要的基础化工原料
味精
食品添加剂
建筑材料
玻璃
洗涤剂
历史上比较重要的制碱方法有路布兰法、索尔维法和侯氏制碱法。
索尔维法
比利时工程师索尔维以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨为原料来制得纯碱和氯化钙。索尔维法中的关键反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O === NaHCO3↓+NH4Cl。
侯氏制碱法
侯德榜带领团队，经过五年摸索终于用索尔维法制得了高质量的纯碱，并同时生产纯碱和氯化铵两种产品，于1933 年出版巨著《纯碱制造》，打破了技术垄断，对社会的发展作出了巨大的贡献。
项目活动1　解读索尔维制碱法
1．关键反应：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3＝NaHCO3↓＋NH4Cl
2．模拟实验：
(1)实验步骤：用如图所示装置模拟索尔维法。锥形瓶中装有碳酸钙粉末，分液漏斗中装有稀硫酸，试管中装有氨盐水，并滴有酚酞溶液。用冰水浴降低试管内的温度。打开分液漏斗，观察二氧化碳通入氨盐水的现象。
碳酸钙粉末
稀硫酸
氨盐水，滴有酚酞溶液
冰水浴
(2)实验现象：随CO2的不断通入，溶液的红色逐渐褪去后，溶液中出现白色沉淀。
(3)问题探究
①NaHCO3可溶于水，为什么能得到NaHCO3沉淀？试用化学平衡的原理解释原因。
可溶性物质的溶解是存在限度的，当相应离子浓度过大时，可溶性物质也会析出，类似于沉淀溶解平衡。索尔维法通过增大
c(Na＋)、c(HCO3－)，使平衡Na＋＋HCO3－ NaHCO3(s)的Q项目活动1　解读索尔维制碱法
②为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入二氧化碳？
CO2在水中溶解度较小，仅通入CO2难以获得足量HCO3－；NH3易溶于水，且能使H2CO3 H＋＋HCO3－平衡右移，使HCO3－浓度增大。
③为什么酚酞完全褪色后才有沉淀逐渐析出？
开始时2NH3·H2O＋CO2＝CO32－＋2NH4＋＋H2O，随着CO2通入，NH3·H2O消耗完后，生成的CO32－与CO2、H2O反应：CO2＋CO32－＋H2O＝2HCO3－，当c(HCO3－)增大至一定程度，产生NaHCO3沉淀。
项目活动1　解读索尔维制碱法
工业制法
索尔维制碱法的工艺流程图
[思考]氨是怎样实现循环利用的 书写“灰蒸”这一步反应的离子方程式。从绿色化学角度，评价索尔维法的优点和不足。
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
△
优点：NH3、CO2实现循环利用。
不足：CaCl2、NaCl
直接排放，食盐利用率低。
项目活动2　体会侯氏制碱法的创新
(1)索尔维法的食盐利用率低，增加生产成本。(2)我国的纯碱工业陷入困境。
背景
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
高浓度的Cl 会使补加的食盐难以溶解
NH4浓度过高可能会以铵盐的形式析出，影响产物的产率和纯度
+
项目活动2　体会侯氏制碱法的创新
侯氏制碱法是将索尔维法和合成氨工业联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法，也称“联合制碱法”。
母液
Na+
Cl
HCO3
-
NH4
+
析出NH4Cl沉淀
宏观现象
微粒种类与数量
增大c(Cl-)
和c(NH4)
+
调控条件
“吸氨”
“盐析”
NH4 (aq) + Cl (aq) NH4Cl(s) ΔH＜0
+
“冷析”
平衡正移
Na+、Cl (主)
NH4 、HCO3(少)
-
+
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
1.右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( 　)
A.由a通入CO2,然后由b通入NH3,c中放碱石灰
B.由b通入NH3,然后由a通入CO2,c中放碱石灰
C.由a通入NH3,然后由b通入CO2,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉
D.由b通入CO2,然后由a通入NH3,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉
C
2.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,探索出了一种生产纯碱的方法,其生产流程可简要表示如下:
(1)上述生产纯碱的方法称　　　　　,副产品的一种用途为　 　　　　　。
(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　 　　。
用做农作物的化肥
侯氏制碱法
NH3+CO2+H2O+NaCl === NaHCO3↓+NH4Cl
(3)写出上述流程中X物质的分子式为　　　　　　。
(4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有　　。
a.增大 的浓度,使NH4Cl更多地析出
b.使NaHCO3更多地析出
c.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出NH4Cl的纯度
CO2
ac
分析真实溶液问题的一般思路
调控条件
宏观目标
物质组成、
微粒、平衡
宏观现象
微粒的数量
微粒的种类
物质
微粒的
相互作用

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